渗碳

渗碳 图片来自sipmv

渗碳（Carburizing、carburising、carburization）是铁和钢的热处理方式，让铁或钢在富含碳的材料中（例如木炭或一氧化碳中）加热，使碳吸收到金属中。

渗碳的目的是使金属表面更硬，依照渗碳温度及时间的不同，其影响的区域含碳量也会不同。渗碳时间越长，温度越高，会使得碳渗透的深度变深。当铁和钢在淬火快速冷却时，外层高含碳量的部位会由奥氏体变质为马氏体，因此表面会变硬，而其内部仍维持较软且较坚韧的肥粒铁或（及）波来铁微结构。

渗碳制程的特点有以下几点：应用在低含碳的工件上，工件会和高含碳的气体、液体或固体接触，之后会产生硬的工件表面，而工件内部仍维持韧性及延展性，其表面硬化的深度可以到。有时渗碳制程可以补救在之前加工时不希望出现的脱碳情形。

目录

方法

钢的渗碳是指在有高含碳物质的条件下，对金属表面进行热处理，渗碳可以增加低碳钢的表面硬度。

早期的渗碳会直接用木炭包裹在要处理的工件上（当时用此方式进行表面硬化），而现代的技术使用含碳的气体或是电浆（例如二氧化碳或甲烷），渗碳主要和炉内气体的组成以及炉内温度有关，因为热也会影响工件其他部份的微组织，因此需要小心控制。若是需要精密的控制气体组成，可以在很低压下，甚至是真空中进行渗碳。

电浆渗碳的应用已越来越多，可以改善许多金属的工件表面特性（例如抗磨损、抗腐蚀能力、硬度、荷载能力，以及一些和品质相关的参数），最典型的是应用在不锈钢上。相较于气体渗碳或固体渗碳，此制程对环境很友善。因为电浆可以穿透孔洞以及很小的缝隙，因此也可以用来处理复杂几何形状的工件，因此在零件的处理上有很大的弹性。

渗碳制程作用的原理是靠碳原子扩散到金属的表层内，金属的结构是由金属原子组成的晶体结构，碳原子可以扩散到金属结构中，可能溶解在金属晶体内，形成固溶体（多半是发生在低温），或是和金属反应，形成金属碳化物。若碳原子是在固溶体中，之后可以将金属加热，以硬化金属。这两种机制都可以强化金属的表面，前者会形成波来铁或是麻田散铁，后者会形成碳化物，这些都是坚硬耐蚀的材料。

气体渗碳一般会在900至950°C之间进行。

在氧炔焊中，碳化熖是氧气含量较少的火熖，会产生有煤烟的低温熖。碳化熖常用在金属的退火上，使其在焊接时有展性，及可挠性。

在工件渗碳时的主要目的是让工件表面和含碳物质设法有最大面积的接触，在气体渗碳及液体渗碳中，工件会放在网架上或是用线吊著。若是和固态碳的包裹渗碳，工件和木炭会放在容器中，并且维持最大面积的接触。包裹渗碳（pack carburizing）的容器一般会用碳钢制成，并且镀铝，或是其他耐热的镍铬合金，并且用耐火粘土封住所有的开口。

渗碳材料

有许多富含碳，可以用在渗碳上的材料。典型的有一氧化碳（CO）、氰化钠、碳酸钡或是硬质炭。若是气态渗碳，会用丙烷或天然气来提供一氧化碳。若是液态渗碳，一氧化碳会从由氰化钠和氯化钡组成的熔盐中产生。若是包裹渗碳，会由硬质炭提供一氧化碳。

工件的几何要求

有许多工件都可以渗碳，意思是在几何外形上几乎没有限制。不过若有非匀质的工件，或是非对称截面的工件，需要详细的设计及估算，不同的截面可能会有不同的冷却速率，造成材料过多的应力，使材料破裂。